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萬有引力是怎么產(chǎn)生的 發(fā)現(xiàn)萬有引力有什么用

2024-02-08 15:17:57文/王瑩

萬有引力產(chǎn)生的原因?yàn)榇筚|(zhì)量物體(如地球、太陽等天體)扭曲空間,就像一個鉛球放在一張緊繃的網(wǎng)上,網(wǎng)下垂,邊上的物體就會被吸引,包括一邊勻速直線運(yùn)動的物體。用相對論解釋萬有引力其實(shí)是不存在的,它不過是時空扭曲現(xiàn)象的必然結(jié)果而已。

萬有引力是怎么產(chǎn)生的

萬有引力是如何產(chǎn)生的

目前科學(xué)界的主流觀點(diǎn)認(rèn)為,引力的本質(zhì)是時空彎曲,這一觀點(diǎn)來自愛因斯坦的廣義相對論,并且經(jīng)過了非常多的天文觀測證實(shí),還在理論上起到了很好的預(yù)測作用。

在人類對引力的認(rèn)識過程中,主要出現(xiàn)了三大理論。

牛頓經(jīng)典引力理論

據(jù)傳,因?yàn)橐粋€蘋果掉下來砸到牛頓的腦袋,牛頓因此悟出了萬有引力定律。世間一切物質(zhì)都存在相互吸引的作用力,這就是萬有引力。萬有引力的大小,除了與兩個物體的質(zhì)量有關(guān),還與兩個物體之間的距離有關(guān)。這是經(jīng)典力學(xué)中關(guān)于引力的描述。

在牛頓的理論中,他認(rèn)為時空是平直的,并且不管距離有多遠(yuǎn),引力的作用都是瞬間完成的?,F(xiàn)代物理學(xué)研究表明,牛頓的引力理論是廣義相對論的一種局域近似,它只適用于弱引力場環(huán)境。

牛頓的引力理論對于預(yù)測天體運(yùn)動已經(jīng)很精確了,比如,天文學(xué)家利用萬有引力定律預(yù)言了海王星的存在。不過在解決某些問題時,卻遇到了困難,比如水星近日點(diǎn)進(jìn)動問題。

愛因斯坦的引力理論

1915年,愛因斯坦在狹義相對論的基礎(chǔ)上正式完成廣義相對論,將引力解釋成時空彎曲,認(rèn)為時空與物質(zhì)的關(guān)系十分密切。而在牛頓的理論中,時空與物質(zhì)無關(guān)。因此,廣義相對論認(rèn)為引力并不真實(shí)存在,只是一種時空彎曲效應(yīng)。

該理論將時空幾何化,存在于三維空間中的物體能夠使空間乃至?xí)r間發(fā)生彎曲,這就是時空彎曲。有質(zhì)量的物體能使時空彎曲,質(zhì)量越大,時空彎曲的越厲害。并且單位空間中包含的質(zhì)量越多,該區(qū)域的時空曲率也就越大。引力相互作用的傳遞速度與光速相當(dāng)。廣義相對論中最重要的方程便是引力場方程,它描述了物質(zhì)與時空的關(guān)系。

量子引力理論

量子力學(xué)和相對論是現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱。量子力學(xué)致力于研究微觀世界中物質(zhì)的運(yùn)動規(guī)律,其研究結(jié)果得到了實(shí)驗(yàn)的精確支持。量子力學(xué)試圖將引力量子化,但卻并沒有獲得成功。

世界是物質(zhì)的,物理學(xué)家認(rèn)為自然界中存在4種基本作用力:電磁力、強(qiáng)力、弱力、引力。量子力學(xué)與狹義相對論、經(jīng)典場論結(jié)合,形成了量子場論,并在楊米爾斯理論的基礎(chǔ)之上發(fā)展出了標(biāo)準(zhǔn)模型理論,成功的將前三種力統(tǒng)一,可卻遲遲不能將引力納入其中,即量子力學(xué)與廣義相對論不兼容。

萬有引力的適用范圍

1、經(jīng)典萬有引力定律反映了一定歷史階段人類對引力的認(rèn)識,在十九世紀(jì)末發(fā)現(xiàn),水星在近日點(diǎn)的移動速度比理論值大,即發(fā)現(xiàn)水星軌道有旋緊,軌道旋緊的快慢的實(shí)際值為每世紀(jì)42.9″。

2、在法拉第和麥克斯韋之后,人們看到物理的實(shí)在除了粒子還有電磁場。電磁場具有動量和能量且能傳播電磁波。

3、經(jīng)典力學(xué)的適用范圍并引入普朗克常量和真空中光速來界定經(jīng)典力學(xué)的領(lǐng)地。粗糙的說,經(jīng)典的萬有引力定律適用范圍也可用一數(shù)量表示。

經(jīng)典力學(xué)的適用范圍并引入普朗克常量和真空中光速來界定經(jīng)典力學(xué)的領(lǐng)地。粗糙的說,經(jīng)典的萬有引力定律適用范圍也可用一數(shù)量表示。

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